解析運動力學在機械結構設計中的應用

胡曉芳（重慶星河光電科技有限公司,重慶 渝北 401120）

解析運動力學在機械結構設計中的應用

胡曉芳
（重慶星河光電科技有限公司,重慶 渝北 401120）

隨著現代工業的發展，機械產品的需求越來越大，其質量要求也越來越高。對于機械結構設計而言，在一定程度上有著十分重要的影響作用。根據市場需求與質量要求，機械產品的結構設計需要從不同的教學進行分析，從而保證機械使用過程中的高效性與安全性。兩者在一定程度上決定機械產品的質量標準。本文從運動力學的角度，探討機械結構設計中，運動力學的應用，并對機械結構設計提出相應的改進意見。

運動力學;機械結構設計;應用

0 引言

機械設計離不開力學理論，在傳統的機械結構設計的過程中，通常更加注重對于靜態力學的應用。因為在傳統的理念上，更多的將機械定義為靜態工作狀態，因此，在考量摩擦力與壓力等過程中，主要針對靜態狀態進行力學分析。依據靜態力學進行相應的機械結構設計。但是，由于市場上的機械產品種類越來越多，對于機械結構設計的要求也越來越高。運動力學的理論也逐步被應用到機械結構設計中。本文通過分析機械結構設計中的技術與特點，并探討運用力學在機械結構設計中的應用。

1 機械結構設計特點與設計要素

機械結構設計一般會重點考量兩點標準，一是機械結構設計的設計特點，二是機械設計的設計要素。這兩個方面是機械結構設計的靈魂，缺一不可。以下將針對這兩個方面進行重點分析。

1.1 機械結構設計的設計特點分析

分析機械結構設計的特點一般從以下幾個方面進行切入：

首先，機械結構設計是一體的設計過程，其中包括設計的思考，結構繪圖，以及設計計算等內容。因此，對于機械結構設計而言，其具有問題多，最具體，而且工作量最大的特點。這個工作階段里，設計人員需要針對整個機械結構設計的過程中進行分析，從而針對結構設計進行相應的探討，保證整個設計階段完善，準確。

其次，機械結構設計的涉及問題比較復雜，而且存在多解性。也就是同一個設計要求，可以通過不同的設計方案來實現。那么，就需要在設計的過程中，尋找最優的設計方案，從而保證機械結構設計最符合要求。

最后，機械結構設計環節是整個機械設計過程中最為活躍的環節之一，由于設計的過程中需要對設計方案進行反復的修改與更正，因此，對于機械結構設計而言，就需要進行靈活掌握，不能一成不變的進行。

1.2 機械結構設計的要素分析

機械結構的設計要素，是機械結構設計中最為重要的環節之一，其中涉及的理論基礎與技術應用也是最為復雜的。那么，在實際的機械結構設計中，需要進行怎么樣的實施方法才可以保證機械結構設計符合要求呢？

第一,機械結構設計的幾何要素分析；機械結構設計是一項非常精密的設計技術，由于機械的零部件之間的咬合與安排都需要非常精密的位置關系設定。因此，對于幾何要素而言，是機械結構設計中必不可少的。由于機械的零件通常有不同的面，那么在進行設計的過程中，就需要進行完善的考量，才可以保證在零件的不同接觸面上，都可以進行合理的安排。

第二，機械結構構件之間的聯接要素；以上對于單個零件的設計問題進行了分析，那么實際上在進行機械結構設計過程中，零件之間的聯接問題才是最為重要的。對于不同零件之間的功能面如何進行有效的聯接，才是機械結構設計的重點要素。一般情況下，在進行機械結構設計過程中，零件之間的聯接分為兩種情況。第一是零件之間的直接聯接，第二是零件之間的間接聯接。不同的聯接方式，在設計方面就需要進行周全的考量。其中，直接聯接設計中，需要重點考量零件之間的功能面的縫隙問題。如何可以講摩擦降到最低，從而降低功能損耗。再者，就是間接聯接，間接聯接一般需要考量聯動軸的設計。

第三，機械結構設計中構件的材料要素；在機械結構設計中，零部件的材料選擇是非常重要的，尤其是不同設備中的不同位置的零件安全，也起到了至關重要的作用。一般情況下，一些易磨損的位置，需要安置耐損耗的零件，以此來保證機械設備的正常運行。

2 運動力學在機械結果設計中的應用

以上對于機械結構設計的特點和要素進行詳細的分析，從而可以明確在機械結構設計中，需要注意的事項以及材料的選擇。那么，在技術層面上，如何才可以保證機械結構設計的高效性和安全性呢？那么就需要在技術理論層面上進行適當的改革與創新，從而保證在設計的過程中，滿足對機械設備的質量要求。

2.1 運動力學在機械結構設計中的必要性分析

由于傳統的靜態力學已經無法滿足現有市場對于機械設備的要求，而且在機械結構設計的過程中，依然存在動態力學分析，尤其是在力矩呈現非線性變化的情況下，就需要進行相應的運動力學分析。因此，在機械結構設計的過程中，適當引用運動力學，是機械結構設計的發展方向，尤其是在計算機技術發簪的今天，運動力學在三維模擬與仿真中也可以得到相應的開發。

2.2 運動力學在機械結構設計中的技術應用

運動力學在機械結構設計中主要有兩個方面的應用，其一是在零部件的聯接方面。零部件的聯接可以是直接聯接，也可以是間接聯接。兩者是存在一定的差異的，當然運動力學在設計中的應用也會有所不同。利用力矩的變化，通過計算不同聯接點的摩擦力和壓力，從而可以了解到不同的節點的壓力和零件的材料選擇等。這些重要的選擇性指標以及力學運算，都是通過運動力學進行核算的。也就是說，在技術層面上，運動力學是決定零件的選材和位置安排的。其二，在機械使用過程中的損耗問題也需要運用到運動力學理念和技術。行動損耗與摩擦損耗，通常是最常見的損耗現象，而利用運動力學理論就可以根據運動做功來計算機出損耗系數，并對損耗的程度進行相應的預判，進而對損耗位置進行安置，從而實現了科學選材的特點。

總之，充分利用運動力學，是保證機械結構設計的基礎，也是未來的發展方向。

3 結語

本文通過對運動力學的原理以及適用范圍進行分析，合理的與機械結構設計進行對比分析。由于機械產品的使用越來越投入到運動設備中，從而需要在機械結果的設計過程中，同樣考慮機械的運動問題。因此，在機械結構的設計過程中，運動力學理論起到了非常重要的作用。機械產品應該跟隨市場的需求進行相應改革與創新。

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